KR100676553B1 - Dielectric barrier discharge lamp and method and circuit for igniting and operating said lamp - Google Patents
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Abstract
본 발명은 갭(L)에 의해서 두 개의 부분 전극(A, A')으로 분할되는 유전체 장벽 방전 램프의 긴 전극에 관한 것이다. 상기 두 개의 부분 전극(A, A')은 점화 단계에서 전극 갭(L)의 영역 내에서 보조 방전을 점화하고, 상기 보조 방전은 특히 램프가 꺼져있을 때 주 방전(E)의 점화를 쉽게 하는 방식으로 제어된다. 정상 동작시에는 상기 부분 전극(A, A')이 주 방전(E)을 발생시키기 위해 적합한 방식으로 제어된다. The present invention relates to a long electrode of a dielectric barrier discharge lamp which is divided into two partial electrodes (A, A ') by a gap (L). The two partial electrodes A, A 'ignite the auxiliary discharge in the region of the electrode gap L in the ignition step, which facilitates ignition of the main discharge E, especially when the lamp is off. Controlled in such a way. In normal operation the partial electrodes A, A 'are controlled in a suitable manner to generate a main discharge E.
Description
(기술분야)
본 발명은 유전체 장벽 방전 램프, 상기 램프를 점화하고 동작시키기 위한 방법 및 상기 방법을 실시하기에 적합한 회로에 관한 것이다. (Technology)
The present invention relates to a dielectric barrier discharge lamp, a method for igniting and operating the lamp, and a circuit suitable for implementing the method.
(배경기술)
유전체 장벽 방전 램프는 유전적으로 방해받는 가스 방전을 기초로 하는 전자기적 방사원이다. (Background)
Dielectric barrier discharge lamps are electromagnetic radiation sources based on dielectrically disturbed gas discharges.
유전체 장벽 방전 램프는 적어도 하나의 소위 유전적으로 방해받는 전극을 필수전제로 한다. 유전적으로 방해받는 전극은 유전체 장벽에 의해서 방전관 내부로부터 분리된다. 이러한 유전체 장벽은 예컨대 전극을 커버하는 유전체층으로서 형성되거나, 또는 전극이 방전관의 외벽에 배치될 경우에는 램프의 방전관 자체에 의해 형성된다. Dielectric barrier discharge lamps have at least one so-called dielectrically disturbed electrode as a prerequisite. The dielectrically disturbed electrode is separated from inside the discharge vessel by a dielectric barrier. This dielectric barrier is formed, for example, as a dielectric layer covering the electrode, or by the discharge tube itself of the lamp when the electrode is disposed on the outer wall of the discharge tube.
유전체 장벽 때문에 상기 방식의 램프의 동작을 위해서 전극들 사이에 시간 가변적인 전압, 예컨대 US-A 5 604 410에 공지된 바와 같은 사인파 교류 전압 또는 펄스 전압이 요구된다. Due to the dielectric barrier a time varying voltage between the electrodes is required for the operation of the lamp of this type, for example a sinusoidal alternating voltage or pulse voltage as known from US-A 5 604 410.
방전관의 형태는 원칙적으로 임의적이다. 예컨대 관형 또는 평면형이다. 특히 본 발명은 개구를 갖거나 개구를 갖지 않는 소위 평면형 램프 및 관형 램프에 관한 것이다. The shape of the discharge tube is arbitrary in principle. For example tubular or planar. In particular the invention relates to so-called flat lamps and tubular lamps with or without openings.
평면형 램프의 경우에는 방전관이 실질적으로 베이스 플레이트(base plate) 및 상기 베이스 플레이트에 연결된 프론트 플레이트(front plate)에 의해 형성된다. 광 방출은 통상적으로 프론트 플레이트에 의해서 이루어진다. 평면형 램프는 특히 큰 영역 조명, 예컨대 액정화면과 같은 디스플레이의 직접적인 배경조명을 위해 적합하지만, 일반 조명을 위해서도 적합할 수 있다. In the case of a planar lamp, the discharge vessel is formed by a base plate and a front plate connected to the base plate. Light emission is typically achieved by the front plate. Flat lamps are particularly suitable for direct backlighting of displays such as large area illumination, for example liquid crystal displays, but may also be suitable for general illumination.
관형 램프의 경우에는 방전관이 관으로 형성되고, 상기 관은 양 단부가 밀봉된다. 광 방출은 방전관의 전 측표면을 통해서 이루어지거나 긴 개구(개구 램프)를 통해서만 이루어진다. 개구 램프는 특히 컬러 복사기 및 컬러 스캐너와 같은 사무 자동화(OA) 기기, 자동차의 브레이크등 및 방향 지시등과 같은 신호 조명, 자동차의 내부 조명과 같은 보조 조명 및 소위 "에지 타입 백라이트(edge type backlight)"라고 하는 액정화면과 같은 디스플레이의 배경조명을 위해서 사용된다. In the case of the tubular lamp, the discharge tube is formed into a tube, and the tube is sealed at both ends. Light emission is either through the front surface of the discharge tube or only through the long opening (opening lamp). Aperture lamps are particularly suitable for office automation (OA) devices such as color copiers and color scanners, signal lights such as brake lights and turn signals for automobiles, auxiliary lights such as car interior lights and so-called "edge type backlights". It is used for background lighting of a display such as an LCD screen.
방전관은 통상적으로 크세논과 같은 불활성가스 또는 가스 혼합물에 의해 충전된다. US-A 5 604 410에 공지된 펄스 동작 방법에 의해서 바람직하게 동작되는 가스 방전시에 소위 엑시머(excimer)가 형성된다. 엑시머는 여기된 분자, 예컨대 Xe2 *이며, 상기 Xe2 *는 대개 결합되지 않은 기본 상태로 되돌아갈 때 전자기 방사선을 방출한다. Xe2 *의 경우에 최대 분자 띠 방사선(molecular band radiation)은 약 172nm(VUV 방사)이다. The discharge tube is usually filled with an inert gas or gas mixture such as xenon. A so-called excimer is formed during gas discharge which is preferably operated by the pulse operation method known from US-A 5 604 410. Excimer is the molecule, such as Xe 2 * Here, the Xe 2 * is emitting electromagnetic radiation, usually, when returning to the non-coupled base state. In the case of Xe 2 * , the maximum molecular band radiation is about 172 nm (VUV radiation).
US-A 6 034 470에는 유전적으로 방해받는 전극을 갖는 평면형 램프가 공지되어 있다. 상기 램프의 방전관은 베이스 플레이트 및 프론트 플레이트로 이루어지며, 상기 두 플레이트는 주변 프레임을 통해 기밀 방식으로 서로 연결된다. 상기 베이스 플레이트는 하나의 광반사층을 갖는다. 다시 말해 프론트 플레이트 만이 광방출을 위해 사용된다. 상기 베이스 플레이트 및 프론트 플레이트의 내벽은 인광층으로 코팅된다(도 6b 참조). 이를 통해 프론트 플레이트에서 높은 발광효율(luminous efficiency) 및/또는 높은 휘도(luminance)가 달성된다. 물론 램프 전극에 전압이 인가된 이후의 오래 지속되는 점화 지연은 램프가 보이지 않는 경우, 예컨대 LCD 디스플레이 내부에 존재할 경우에 불리하게 작용한다. 보이지 않는 경우에서 오랜 시간이 지난 후에는 정상 동작시에 비해서 훨씬 높은 전압에 의해서만 램프가 점화될 수 있을 수도 있다. In US-A 6 034 470 a flat lamp having a dielectrically disturbed electrode is known. The discharge tube of the lamp consists of a base plate and a front plate, and the two plates are connected to each other in an airtight manner through a peripheral frame. The base plate has one light reflection layer. In other words, only the front plate is used for light emission. The inner walls of the base plate and the front plate are coated with a phosphor layer (see Figure 6b). This achieves high luminous efficiency and / or high luminance in the front plate. Of course, long-lasting ignition delays after voltage is applied to the lamp electrodes are disadvantageous when the lamp is not visible, for example when present inside the LCD display. In the invisible case, after a long time, the lamp may only be ignited by a much higher voltage than in normal operation.
US 5 006 758에는 유전적으로 방해받는 전극 쌍을 갖는 평면형 램프가 공지되어 있으며, 상기 전극 쌍은 고전압원의 양 극에 쌍으로 접속된다. 상기 전극은 와이어로 이루어지고 평면형 유리 유전체 내에 삽입된다. 동작시에 각각의 인접한 전극 와이어 사이의 유전체 표면에 크리핑 방전(creeping discharge)이 형성된다. 상기 유전체 표면상에는 방전용 점화 전압을 감소시키기 위한 코팅이 제공된다. 상기 코팅용 재료는 마그네슘, 이테르븀, 란탄 및 세륨(MgO, Yb2O3, La2O3, CeO2)과 같은 산화물을 포함한다. 상기 유리 유전체의 맞은편에 놓인 투명 플레이트의 외벽에는 인광층이 제공된다. 점화 전압을 감소시키기 위한 코팅으로 인해 유전체 표면이 인광층을 갖지 않으며 그 결과 최대 발광효율의 일부가 희생되는 것이 단점으로 나타난다. In US Pat. No. 5,006,758 a planar lamp with a dielectrically disturbed pair of electrodes is known, which pair is connected in pairs to both poles of a high voltage source. The electrode consists of a wire and is inserted into a planar glass dielectric. In operation, creeping discharges are formed on the dielectric surface between each adjacent electrode wire. On the dielectric surface a coating is provided to reduce the ignition voltage for discharge. The coating material includes magnesium, ytterbium, lanthanum and oxides such as cerium (MgO, Yb 2 O 3 , La 2 O 3 , CeO 2 ). A phosphor layer is provided on the outer wall of the transparent plate opposite the glass dielectric. The coating to reduce the ignition voltage results in a disadvantage that the dielectric surface does not have a phosphorescent layer and as a result sacrifices some of the maximum luminous efficiency.
US-A 6 097 155에는 서문에 언급한 방식의 유전체 장벽 방전 램프가 공지되어 있다. 상기 램프는 관형 방전관을 가지며, 상기 방전관의 내벽 및/또는 외벽에는 도체 트랙과 유사한 적어도 두 개의 긴 전극이 방전관의 종축에 대해 평행하게 배치된다. 이러한 경우에도 램프가 보이지 않는 경우, 예컨대 OA 기기 내부에 존재할 경우에 점화 관련 문제들이 발생한다. In US-A 6 097 155 a dielectric barrier discharge lamp of the type mentioned in the introduction is known. The lamp has a tubular discharge vessel, wherein at least two long electrodes similar to conductor tracks are arranged parallel to the longitudinal axis of the discharge vessel on the inner and / or outer walls of the discharge vessel. Even in this case, ignition-related problems arise when the lamp is not visible, for example when present inside the OA device.
(발명의 상세한 설명)
본 발명의 목적은 램프의 높은 발광효율 및 개선된 점화 응답을 야기하는, 청구항 1항의 전제부에 따른 유전체 장벽 방전 램프를 점화하고 동작시키기 위한 방법을 제공하는 것이다. (Detailed Description of the Invention)
It is an object of the present invention to provide a method for igniting and operating a dielectric barrier discharge lamp according to the preamble of claim 1 which results in a high luminous efficiency and improved ignition response of the lamp.
상기 목적은 청구항 1항의 특징들에 의해 달성된다. 특히 바람직한 실시예는 청구항 1항에 따른 종속항에 제시된다. This object is achieved by the features of claim 1. Particularly preferred embodiments are presented in the dependent claims according to claim 1.
본 발명의 또다른 목적은 상기 방법을 실시하기 위해 적합한 회로를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a circuit suitable for carrying out the method.
이러한 목적은 상기 회로에 대한 독립항의 특징들에 의해 달성된다. 특히 바람직한 실시예는 이에 따른 종속항에 제시된다. This object is achieved by the features of the independent claims for the circuit. Particularly preferred embodiments are thus presented in the dependent claims.
또한 상기 방법에 적합한 램프, 그리고 램프 및 회로로 이루어진 조명 시스템에 대한 보호에 관해서도 청구된다. Also claimed is protection for lamps suitable for the method and for lighting systems consisting of lamps and circuits.
긴 전극을 갖는 유전체 장벽 방전 램프를 점화하고 동작시키기 위한 본 발명에 따른 방법에서는 적어도 하나의 긴 전극이 갭에 의해서 두 개의 부분 전극으로 나누어지고 이러한 방식으로 변형된 램프에서 다음과 같은 단계들이 실시된다. In the method according to the invention for igniting and operating a dielectric barrier discharge lamp with a long electrode, at least one long electrode is divided into two partial electrodes by a gap and the following steps are carried out in a lamp modified in this way. .
점화 단계에서 점화 전압은 두 개의 부분 전극 사이의 전극 갭 영역에서 보조 방전이 점화되는 방식으로 상기 두 개의 부분 전극 사이에 인가된다. In the ignition step, an ignition voltage is applied between the two partial electrodes in such a way that an auxiliary discharge is ignited in the electrode gap region between the two partial electrodes.
그 다음의 정상 동작시에는 동작 전압은 두 전극 사이에서 주 방전이 연소되는 방식으로 상기 전극 사이에 인가된다. In the next normal operation, the operating voltage is applied between the electrodes in such a way that the main discharge is combusted between the two electrodes.
이러한 방법의 장점은 특히 미리 연소된 보조 방전에 의해서 주 방전의 점화를 용이하게 만든다는데 있다. 그 결과 점화 단계에서, 보조 방전이 꺼져있을 경우에도 동작 전압이 높아질 필요가 없다. 그 결과 동작 전압을 공급하는 램프 전압 발생기를 설계할 때 전기적 세기(electric strength)를 높이기 위해 필요한 추가 비용을 막을 수 있다. 단지 보조 방전을 점화하기 위한 전극 갭용 구동 회로만이 확실한 점화를 보장하기 위해 적당히 높은 전기적 세기를 가지도록 설계되면 된다. 그러나 보조 방전의 점화를 위해 필요한 전압 레벨은 비교적 간단한 조치에 의해 제한될 수 있다. 따라서 전극 갭은 바람직하게는 가장 인접한 전극과의 간격 보다 작거나, 반대 극성을 갖는 전극들 - 상기 전극들 사이에서 정상 동작시에 주 방전이 연소됨 - 간의 간격 보다 작게 선택된다. 이는 보조 방전의 점화 전압이 보조 전압의 도움을 받지 않고 주 방전의 점화 전압 보다 낮도록 보장한다. 또한 전극 갭을 제한하는 부분 전극의 단부에서도 유전체 방해(dielectric impediment)는 완전히 없어질 수 있거나(유전적으로 방해받지 않은 보조 방전), 단지 한 단부만이 유전적으로 방해받을 수 있다(한 단부가 유전적으로 방해받는 보조 방전). 유전적으로 방해받지 않은 보조방전은 두 개의 부분 전극 단부 영역에서 스퍼터(sputter) 과정에 의해 불순물이 더 많아지더라도, 특히 낮은 점화 전압을 갖는다는 장점을 지닌다. 따라서 이와 관련하여 완전한 갭, 그러나 적어도 부분 전극 단부가 하나의 유전체층을 가지며(양 단부가 유전적으로 방해받는 보조 방전), 이로 인해 보조 방전을 위한 점화 전압이 비교적 높아지는 것을 감수하는 것이 바람직할 수도 있다. 또한 주 방전에 비해서 보조 방전에서의 전력량이 훨씬 더 적은 것이 바람직하다. 따라서 이러한 보조 방전을 위한 구동 회로는 이에 상응하여 더 작은 치수를 가지므로 저가로 제조될 수 있다. The advantage of this method is that it facilitates the ignition of the main discharge, in particular by means of a pre-fired auxiliary discharge. As a result, in the ignition phase, the operating voltage does not need to be high even when the auxiliary discharge is turned off. As a result, when designing a ramp voltage generator that supplies an operating voltage, the additional cost needed to increase electrical strength can be avoided. Only the drive circuit for the electrode gap to ignite the auxiliary discharge needs to be designed to have a moderately high electrical strength to ensure reliable ignition. However, the voltage level required for ignition of the auxiliary discharge can be limited by relatively simple measures. The electrode gap is therefore preferably chosen to be smaller than the distance from the nearest electrode or smaller than the distance between the electrodes of opposite polarity, the main discharge being burned in normal operation between the electrodes. This ensures that the ignition voltage of the auxiliary discharge is lower than the ignition voltage of the main discharge without the aid of the auxiliary voltage. In addition, even at the end of the partial electrode limiting the electrode gap, the dielectric impediment can be completely eliminated (dielectrically uninterrupted auxiliary discharge), or only one end can be genetically disturbed (one end is genetically Disturbed secondary discharge). The dielectrically uninterrupted secondary discharge has the advantage of having a particularly low ignition voltage, even if more impurities are caused by the sputtering process in the two partial electrode end regions. It may therefore be desirable to bear in this connection a complete gap, but at least a partial electrode end, with one dielectric layer (both ends are dielectrically disturbed auxiliary discharges), thereby resulting in a relatively high ignition voltage for the auxiliary discharges. It is also desirable that the amount of power in the auxiliary discharge be much smaller than the main discharge. The drive circuit for this auxiliary discharge thus has a correspondingly smaller dimension and can therefore be manufactured at low cost.
또다른 장점은 한 전극 내에 있는 갭 이외에도 - 필요시에는 다수의 전극 갭 일 경우에도 - 램프의 방전관 내부에서 더 이상의 변형은 요구되지 않는다는데 있다. 그럼으로써 예컨대 앞서 인용한 US 5 006 758에 공지된 램프 광속에 미치는 부정적인 영향들을 막을 수 있다. Another advantage is that in addition to the gap in one electrode-even if there are multiple electrode gaps if necessary-no further deformation is required inside the discharge vessel of the lamp. This avoids the negative effects on the lamp luminous flux, for example known from US 5 006 758 cited above.
정상 동작시에는 두 개의 부분 전극 사이의 전압 값이 바람직하게는 점화 전압 및/또는 보조 방전의 유지 전압 보다 낮게 선택된다. 그러므로 보조 방전이 정상 동작시에 꺼진다. 이 경우에는 주 방전 및 램프 휘도의 균질성이 전체적으로 영향받지 않으며, 게다가 보조 방전용 구동 회로가 정상 동작시에는 무전압 상태라는 장점이 있다. 정상 동작시에는 주 방전에 미치는 작용들을 막기 위해서 두 개의 부분 전극 사이의 전압 값이 충분히 낮게 선택되는 것이 특히 바람직하다. 정상 동작시에는 두 개의 부분 전극이 실질적으로 동일 전위에 놓이는 것이 특히 바람직한 것으로 증명되었다. In normal operation the voltage value between the two partial electrodes is preferably chosen lower than the ignition voltage and / or the sustain voltage of the auxiliary discharge. Therefore, the auxiliary discharge is turned off in normal operation. In this case, the homogeneity of the main discharge and the lamp brightness is not influenced as a whole, and furthermore, there is an advantage that the auxiliary discharge driving circuit is in a no-voltage state during normal operation. In normal operation, it is particularly desirable that the voltage value between the two partial electrodes be selected sufficiently low to prevent the effects on the main discharge. In normal operation it has proved particularly desirable for the two partial electrodes to be at substantially the same potential.
또한 정상 동작시에는 동작 전압이 두 부분으로 나누어진 전극과 그의 대향 전극(counter electrode) 사이에 바람직하게 인가된다. 그 결과 주 방전이 각각의 부분 전극과 인접한 대향 전극 사이에서도 연장된다. 이 경우에는 상기 두 부분으로 나누어진 전극이 점화를 위해 사용될 뿐만 아니라 주 방전을 발생시키는 것에도 기여한다는 장점이 있다. 즉 정상 동작시에 정상 전극처럼 동작한다. In normal operation, an operating voltage is preferably applied between an electrode divided into two parts and a counter electrode thereof. As a result, the main discharge extends even between each partial electrode and the adjacent counter electrode. In this case, the electrode divided into two parts is advantageously used not only for ignition but also for generating a main discharge. That is, it operates like a normal electrode in normal operation.
또한 동작 전압은 바람직하게는 가스 방전에 기여하는 펄스형 실효전력에 동조되며, 상기 전압의 펄스 속도 및 펄스간 속도는 주 방전이 무수한 부분 방전으로 이루어지도록 선택된다. 이에 대한 더욱 구체적인 사항은 앞에서 인용한 US-A 5 604 410이 참조된다. 또한 이와 관련하여 두 부분으로 나누어진 전극의 대향 전극 및/또는 두 부분으로 나누어진 전극 자체가 부분 방전을 국부화시키기 위한 수단을 갖는 것이 바람직한 것으로 증명되었다. 이러한 경우에 전극 갭은 두 개의 수단 사이에, 즉 동작동안 연소하는 두 개의 부분 방전 사이에 바람직하게 배치된다. 이러한 방식으로 주 방전의 원래의 부분 방전 패턴은 전극 갭에 의해서 변경되지 않고 남게 된다. 부분 방전을 위치시키기 위한 수단은 예컨대 노우즈 형태의 돌출부에 의해서 구현되며, 상기 돌출부는 적어도 하나의 극성을 띄는 전극을 따라 상호 간격을 두고 배치된다. 이에 대한 더욱 구체적인 사항은 US 6 060 828이 참조된다. The operating voltage is also preferably tuned to the pulsed effective power that contributes to the gas discharge, and the pulse rate and the inter-pulse speed of the voltage are selected such that the main discharge consists of a myriad of partial discharges. For further details see US-A 5 604 410 cited above. It has also been proved in this connection that the opposite electrode of the electrode divided into two parts and / or the electrode itself divided into two parts have means for localizing the partial discharge. In this case the electrode gap is preferably arranged between two means, ie between two partial discharges which burn during operation. In this way the original partial discharge pattern of the main discharge remains unchanged by the electrode gap. The means for locating the partial discharge is embodied by means of a nose shaped protrusion, for example, which are spaced apart from each other along at least one polarized electrode. For further details see US 6 060 828.
전술한 방법을 실시하기 위한 회로는 보조 방전용 점화 전압을 발생시키기 위한 점화 회로 및 주 방전용 동작 전압을 발생시키도록 설계된 램프 전압 발생기를 갖는다. 상기 점화 전압은 점화 트랜스포머의 이차측의 양 단자에서 인출된다. 상기 점화 트랜스포머의 일차측은 전압을 인가하기 위한 제 1 수단에 의해서 직류 전압원으로부터 전력을 공급받는다. 상기 제 1 수단은 예컨대 점화 트랜스포머의 일차측의 한 단자와 연결된 제어가능한 스위치로 구현된다. 또한 점화 회로는 점화 트랜스포머의 일차측을 단락시키기 위한 제 2 수단을 갖는다. 상기 제 2 수단은 예컨대 점화 트랜스포머의 일차권선에 대해 병렬로 접속된 제어가능한 스위치이다. 점화 트랜스포머로서 예컨대 종래의 코일 트랜스포머 또는 압전 트랜스포머가 사용된다. The circuit for carrying out the method described above has an ignition circuit for generating an auxiliary discharge ignition voltage and a lamp voltage generator designed to generate an operating voltage for main discharge. The ignition voltage is drawn at both terminals of the secondary side of the ignition transformer. The primary side of the ignition transformer is powered from a direct current voltage source by first means for applying a voltage. The first means is embodied, for example, as a controllable switch connected to one terminal of the primary side of the ignition transformer. The ignition circuit also has a second means for shorting the primary side of the ignition transformer. The second means is for example a controllable switch connected in parallel to the primary winding of the ignition transformer. As the ignition transformer, for example, a conventional coil transformer or a piezoelectric transformer is used.
완전 조명 시스템에 있어서는 점화 트랜스포머의 이차측의 제 1 단자가 유전체 장벽 방전 램프의 한 부분 전극과 연결된다. 이차측의 제 2 단자 및 램프 전압 발생기의 제 1 출력부는 다른 부분 전극 및 제 1 극성의 분할되지 않은 전극과 연결된다. 최종적으로 램프 전압 발생기의 제 2 출력부는 제 2 극성의 전극과 연결된다. In a full lighting system, the first terminal of the secondary side of the ignition transformer is connected with one partial electrode of the dielectric barrier discharge lamp. The second terminal on the secondary side and the first output of the ramp voltage generator are connected with the other partial electrode and the undivided electrode of the first polarity. Finally, the second output of the lamp voltage generator is connected with the electrode of the second polarity.
유전체 장벽 방전 램프의 긴 전극은 예컨대 방전관의 벽에 부착된 전극 트랙으로서 구현된다. 상기 전극 트랙은 예컨대 통상의 프린팅 기술(실크스크린 프린팅, 스텐실 프린팅)에 의해서 프린팅될 수 있다. 전극 갭은 관련 전극 트랙을 종방향으로 두 개의 부분 전극 트랙으로 분할한다. The long electrode of the dielectric barrier discharge lamp is embodied, for example, as an electrode track attached to the wall of the discharge vessel. The electrode track can be printed, for example, by conventional printing techniques (silkscreen printing, stencil printing). The electrode gap divides the relevant electrode track into two partial electrode tracks in the longitudinal direction.
본 발명은 하기 도면에 도시된 실시예에 의해서 더 자세히 설명된다. The invention is further illustrated by the examples shown in the following figures.
(도면의 간단한 설명)
도 1은 평면형 유전체 장벽 방전 램프의 전극 구조의 한 단면도이고, (Short description of the drawing)
1 is a cross-sectional view of an electrode structure of a planar dielectric barrier discharge lamp,
도 2는 도 1에 따른 전극 구조를 갖는 유전체 장벽 방전 램프를 점화하고 동작시키기 위한 회로의 간단한 회로도이다. 2 is a simplified circuit diagram of a circuit for igniting and operating a dielectric barrier discharge lamp having the electrode structure according to FIG.
(실시예)
도 1은 평면형 유전체 장벽 방전 램프의 전극 구조의 한 단면을 보여준다. 상기 전극 구조는 단극성 전압 펄스에 의해 동작되도록 설계되고 이를 위해서 다수의 애노드 트랙(A)과 캐소드 트랙(K)을 가지며, 상기 애노드 트랙 및 캐소드 트랙은 평면형 램프(도시되지 않음)의 베이스 플레이트 위에 프린팅된다. 이러한 경우에 상기 두 개의 애노드 트랙 사이에는 항상 하나의 캐소드 트랙이 배치된다. 여기서 명확성을 위해서 두 개의 애노드 트랙과 하나의 캐소드 트랙을 가진 한 단면만이 도시된다. 전극 트랙은 유전체 장벽으로서 작용하는 얇은 유리층(도시되지 않음)에 의해 커버된다. 각각의 캐소드 트랙(K)은 양 측면에 돌출부(V)를 가지며, 상기 돌출부(V)는 동작시 연소하는 삼각형 부분 방전(E)을 위치시키기 위한 수단으로서 사용된다. 도 1의 오른쪽에 있는 애노드 트랙은 이 애노드 트랙을 중단시키는 갭(L)에 의해서 두 개의 부분 애노드 트랙(A 및 A')으로 분할된다. 상기 전극 갭(L)의 길이(l)는 약 0.8mm이다. 캐소드 트랙(K)의 왼쪽에는 또다른 애노드 트랙(A)이 배치되는데, 이 애노드 트랙(A)은 한 부분으로 이루어진다. 애노드 트랙(A, A')과 가장 인접한 각각의 캐소드 트랙(K) 간의 가장 작은 간격(d)은 약 6mm이다. 베이스 플레이트의 크기에 따라서 이러한 전극 구조의 단면은 여러번 반복되고 실질적으로는 베이스 플레이트의 전체 내부면을 커버한다. 그러나 통상적으로 주 방전의 점화를 지원하기 위해서는 하나의 애노드 트랙, 또는 매우 큰 면을 차지하는 평면형 램프의 경우에는 상기와 같은 전극 갭을 갖는 소수의 애노드 트랙으로 충분하다. 애노드 트랙 및 캐소드 트랙은 평면형 램프의 에지 영역에서 공통 서플라이 리드(도시되지 않음)와 연결된다. 이러한 전극 구조의 동작 모드는 도 2의 회로와 함께 하기에서 명확하게 설명될 것이다. (Example)
1 shows a cross section of an electrode structure of a planar dielectric barrier discharge lamp. The electrode structure is designed to be operated by a unipolar voltage pulse and for this purpose has a plurality of anode tracks (A) and cathode tracks (K), the anode tracks and the cathode tracks being mounted on a base plate of a planar ramp (not shown). It is printed. In this case, one cathode track is always arranged between the two anode tracks. For clarity only one cross section is shown here with two anode tracks and one cathode track. The electrode tracks are covered by a thin glass layer (not shown) that acts as a dielectric barrier. Each cathode track K has projections V on both sides, which projection V is used as a means for locating a triangular partial discharge E which burns during operation. The anode track on the right side of FIG. 1 is divided into two partial anode tracks A and A 'by a gap L that interrupts the anode track. The length l of the electrode gap L is about 0.8 mm. Another anode track A is arranged to the left of the cathode track K, which consists of one part. The smallest distance d between the anode tracks A, A 'and each of the cathode tracks K closest to each other is about 6 mm. Depending on the size of the base plate, the cross section of this electrode structure is repeated several times and substantially covers the entire inner surface of the base plate. Typically, however, one anode track, or a small number of anode tracks with the above electrode gap is sufficient in the case of planar lamps that occupy a very large surface to support the ignition of the main discharge. The anode track and the cathode track are connected with a common supply lead (not shown) in the edge region of the planar lamp. The mode of operation of this electrode structure will be clearly described below in conjunction with the circuit of FIG. 2.
도 2에서 간단한 형태로 도시된 회로는 점화 트랜스포머(TR1)를 갖는다. 일차회로는 직류 전압원(U1)으로부터 전력을 공급받으며, 상기 직류 전압원은 제 1 전계 효과 트랜지스터(FET)(M1)에 의해서 점화 트랜스포머(TR1)의 일차 권선의 두 개의 단자와 연결된다. 제 2 전계 효과 트랜지스터(M2)가 일차 권선에 대해 병렬로 접속된다. 점화 트랜스포머(TR1)의 이차 권선의 제 1 단자는 애노드 트랙(A)과 연결되며, 상기 이차 권선의 다른 단자는 부분 전극 트랙(A') 또는 경우에 따라서는 부분 전극 트랙들과 연결된다. 또한 상기 회로는 램프 전압 발생기(U2)를 가지며, 상기 램프 전압 발생기는 한편으로는 애노드 트랙(A)과 연결되고 다른 한편으로는 캐소드 트랙(K)과 연결된다. 상기 램프 전압 발생기(U2)는 펄스형 전력 주입(injection)을 위해 적합한 펄스형 전압 트레인을 공급하고 예컨대 US 공보 6 323 600에 공지된 바와 같이 구현될 수 있다. FET(M1, M2) 대신에 다른 제어가능한 스위치가 사용될 수도 있다. The circuit shown in simple form in FIG. 2 has an ignition transformer TR1. The primary circuit is powered from a direct current voltage source U1, which is connected to two terminals of the primary winding of the ignition transformer TR1 by a first field effect transistor FET M1. The second field effect transistor M2 is connected in parallel to the primary winding. The first terminal of the secondary winding of the ignition transformer TR1 is connected to the anode track A and the other terminal of the secondary winding is connected to the partial electrode track A 'or in some cases the partial electrode tracks. The circuit also has a ramp voltage generator U2, which is connected to the anode track A on the one hand and to the cathode track K on the other. The ramp voltage generator U2 supplies a suitable pulsed voltage train for pulsed power injection and can be implemented as known, for example, in US publication 6 323 600. Other controllable switches may be used instead of the FETs M1, M2.
도 1 및 도 2를 참조하여 기능 설명을 하면 하기와 같다. 점화 단계의 시작시 램프 전압 발생기(U2)는 미리 펄스형 동작 전압을 공급하고, 상기 동작 전압은 애노드 트랙(A)과 캐소드 트랙(K) 사이에 인가된다. 그리고 나서 전계 효과 트랜지스터(M1)가 제어 입력부(X)에 의해서 펄스 방식으로 구동된다. 이러한 방식으로 점화 트랜스포머(TR1)의 이차측에서 애노드(A)와 부분 전극(A') 사이에 고 전압이 발생된다. 상기 고 전압은 갭(L)의 영역에서 보조 방전을 점화하는데, 도 1은 정상 동작의 경우이므로 도 1에서는 상기 보조 방전을 볼 수 없다. 보조 방전은 부분 방전(E)으로 이루어진 주 방전을 시작시킨다. The function will be described with reference to FIGS. 1 and 2 as follows. At the start of the ignition phase, the ramp voltage generator U2 supplies a pulsed operating voltage in advance, which operating voltage is applied between the anode track A and the cathode track K. The field effect transistor M1 is then driven in a pulsed manner by the control input unit X. In this manner, a high voltage is generated between the anode A and the partial electrode A 'on the secondary side of the ignition transformer TR1. The high voltage ignites the auxiliary discharge in the region of the gap L. In FIG. 1, the auxiliary discharge is not seen in FIG. The secondary discharge starts the main discharge consisting of the partial discharges E.
그리고 나서 정상 동작을 개시하면서 제 1 전계 효과 트랜지스터(M1)가 고저항 상태로 제어된다. 이에 반해서 제 2 전계 효과 트랜지스터(M2)는 제어 입력부(Y)에 의해서 도전 상태, 즉 저저항 상태로 제어됨으로써 점화 트랜스포머(TR1)의 일차측을 단락시킨다. 그 결과 점화 트랜스포머(TR1)의 이차측의 두 개의 단자 및 거기에 접속된 애노드 트랙(A)과 부분 전극 트랙(A')은 동일한 전위에 놓이게 된다. 이러한 방식으로 동작 전압(U2)이 정상 동작시에는 부분 전극 트랙(A')과 캐소드 트랙(K) 사이에서 작동된다. 이로 인해 정상 동작시에 부분 전극 트랙(A')과 가장 인접한 캐소드 트랙(K) 사이에서 마찬가지로 부분 방전(E)이 연소되는 것이 보장될 수 있다. 이는 부분 전극 트랙(A')이 점화 보조 방전 뿐만 아니라 주 방전을 위해서도 사용된다는 장점이 있다. 그렇지 않으면 이러한 영역은 정상 동작동안 원치 않게 어두워질 수도 있다. Then, starting the normal operation, the first field effect transistor M1 is controlled to a high resistance state. On the contrary, the second field effect transistor M2 is controlled by the control input unit Y in a conductive state, that is, a low resistance state, thereby shorting the primary side of the ignition transformer TR1. As a result, the two terminals on the secondary side of the ignition transformer TR1 and the anode track A and the partial electrode track A 'connected thereto are at the same potential. In this way, the operating voltage U2 is operated between the partial electrode track A 'and the cathode track K in normal operation. This can ensure that the partial discharge E is likewise combusted between the partial electrode track A 'and the closest cathode track K in normal operation. This has the advantage that the partial electrode track A 'is used not only for the ignition auxiliary discharge but also for the main discharge. Otherwise these areas may be undesirably dark during normal operation.
본 발명은 주로 평면형 램프의 경우를 더 자세히 설명하고는 있지만 이러한 램프 타입에만 제한된 것은 아니다. 오히려 본 발명은 평면형 방전관과는 다른 형태의 방전관을 갖는 유전체 장벽 방전 램프에서도 사용될 수 있는데, 이 경우에 평면형 램프의 바람직한 효과들이 소실되는 일은 없다. 따라서 본 발명은 캐소드 트랙 및 갭에 의해 중단된 애노드 트랙이 내부측에서 서로 직경방향으로 마주놓여서 방전관의 종축에 대해 평행하게 배치됨으로써 예컨대 관형 방전관을 갖는 관형 램프에서도 매우 간단하게 이용될 수 있다. 기본적으로 평면형 램프에서와 동일한 방식으로 구동이 이루어진다. The present invention mainly describes the case of flat lamps in more detail, but is not limited to these lamp types. Rather, the present invention can also be used in dielectric barrier discharge lamps having a discharge tube of a different type than the planar discharge tube, in which case the desired effects of the planar lamp are not lost. Thus, the present invention can be used very simply in a tubular lamp having, for example, a tubular discharge tube, by having the anode track interrupted by the cathode track and the gap disposed radially opposite to each other on the inside and parallel to the longitudinal axis of the discharge tube. Basically the driving is done in the same way as in a flat lamp.
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